В. Болховитинов - Столетов

• Название: Столетов
• Автор: В. Болховитинов
• Жанр: Биографии и Мемуары

Книга посвящена выдающемуся русскому физику Александру Григорьевичу Столетову (1839–1896). Основные исследования Столетова посвящены электричеству и магнетизму. Столетов первым показал, что при увеличении намагничивающего поля магнитная восприимчивость железа сначала растет, а затем, после достижения максимума, уменьшается. В подтверждение теории Максвелла Столетов жразработал точный и надежный метод измерения скорости электромагнитных процессов, получив значение, близкое к скорости. Он создал первый фотоэлемент, основанный на внешнем фотоэффекте, и стал основоположником количественных методов исследования фотоэффекта… Обнаружил постоянство отношения напряженности электрического тока к давлению газа при максимальном токе (константа Столетова). Много сил Столетов уделял также научно-организаторской и педагогической деятельности. При его активном участии возникла физическая школа Московского университета, из которой вышли многие известные русские физики.

---

Затем эту пластинку он ставил в качестве конденсатора в свою установку.

Свой обычный конденсатор Столетов погружал в изолирующие жидкости — керосин, спирт, сернистый углерод.

Во всех этих случаях «следы электрических течений можно, правда, заметить, — писал Столетов, — но они иного характера, появляются и исчезают не мгновенно вместе с освещением, а исподволь».

Эти опыты, в которых Столетов близко подошел к исследованию так называемого внутреннего фотоэффекта (отвлекаться на изучение этого явления Столетов не стал), помогли ученому еще глубже осмыслить природу изучавшихся им актино-электрических явлений внешнего фотоэффекта, как мы теперь говорим.

Размышляя над особенностями фотоэффекта, Столетов приходит к гениальным заключениям.

Ему ясно, что исследуемое им явление состоит, по сути дела, из двух явлений. Свет отрывает с поверхности электрода что-то, имеющее отрицательный заряд. Это первое явление. Затем это «что-то» переносится к аноду через промежуток, разделяющий катод от анода.

Чтобы этот перенос был возможен, «нужна газовая среда, то-есть нужен простор и полная удобоподвижность частиц», — писал Столетов. Замечательными словами он продолжает этот вывод, гениально проникая в суть явления: «Одно это уже внушает мысль, что в разрядах, происходящих под действием лучей, необходимую роль играет механическая конвекция (перенос) электричества…»

«Здесь есть нечто вроде электрического ветра», — говорит исследователь.

В этих определениях, чтобы они стали современными определениями фотоэффекта, надо только вместо слова «частица» поставить слово «электрон». А ведь эти заключения Столетов высказал задолго до того, как физика открыла мельчайшие частицы вещества — электроны, носители отрицательного заряда.

— Что же это за конвекция? Какие же частицы переносят электрический заряд? — задает себе вопрос Столетов.

Может быть, это просто-напросто мельчайшие пылинки металла, отрываемые от катода светом, может быть, свет «распыляет» катод?

Некоторые физики придерживаются именно этой гипотезы. Столетов считает ее не вполне убедительной. Гипотеза «распыления» катода не вяжется с некоторыми из его опытов. Что же является переносчиком зарядов? Столетов честно признает, что современная ему физика ответить на этот вопрос не может.

Он говорит: «Но мы еще не поняли вполне, почему и как начинается процесс. Почему те или другие частицы отделяются от поверхности электрода, почему действие униполярно, почему оно стимулируется лишь лучами известной категории и стоит в тесной связи с поглощением этих лучей поверхностью катода? Эти-то пункты и составляют главный нерв загадки. Опыты относительно «распыления» составляют важный шаг вперед, но, в свою очередь, вызывают целый ряд вопросов».

Никому в мире еще не известно решение загадки фотоэффекта. Не знает его и сам первооткрыватель. Но он делает все, чтобы найти это решение. Он идет по пути к нему.

Замечательно, что в том же году, когда Столетов вел свои исследования, иное взаимодействие света и вещества, внутренний фотоэффект, изучает другой русский исследователь, В. А. Ульянин (1863–1931), будущий ассистент Столетова, а затем и профессор в Казани.

Ульянин исследует металл селен. У этого металла чудесные свойства. Когда селеновая пластинка освещается, ее сопротивление сразу же уменьшается. Внутри селена происходит что-то, отчего он начинает лучше проводить ток. Сила тока в цепи, в которую включена пластинка, возрастает, как только на селен падает луч света.

Изучая воздействие света на селен, Ульянин сделал выдающееся открытие. Нанеся на селеновую пластинку тончайший слой другого металла, сделав как бы «бутерброд», Ульянин получает замечательный прибор, превращающийся под действием света в электрический элемент. Как только на поверхность нанесенного на селен слоя падает свет, в проводах, соединяющих этот слой с селеном, возникает ток! Прибор Ульянина сам, без участия какой-либо батареи, превращал свет в электрический ток! Так в 1888 году Ульянин построил первый в мире фотоэлемент с запирающим слоем, более чем на 30 лет опередив немецкого физика Ланге, претендующего на первенство в создании фотоэлементов с запирающим слоем.

За опытами Столетова внимательно следят ученые всего мира.

С гордостью за отечественную науку читают известия о его опытах русские ученые.

«Я читал вашу статью и очень радовался. Желательно по возможности всесторонне далее исследовать явления», — пишет Столетову в мае 1888 года из Берлина его ученик, выдающийся физик В. А. Михельсон. «Желаю вам поскорее развязаться с экзаменами и погрузиться в ультрафиолетовый эфир», — шлет Михельсон. пожелание своему учителю.

«Удивительно, какая обширная область исследований открывается этими новыми явлениями, — прозорливо пишет Столетову Михельсон в другом письме (13 июля 1888 года). — Мне все кажется, что вместе с электродинамическими исследованиями Герца они должны пролить некоторый свет на самую механику электрических и магнитных явлений».

Русские ученые понимают, как сейчас дорого время для ученого, ведущего борьбу за раскрытие одной из глубочайших тайн природы. Бережно стараются оградить ученого его соратники и друзья-от дополнительных занятий.

Но времени все же нехватает. Лекции, экзамены — все это отнимает немало часов. А Столетов не считает себя вправе оставить и многие другие дела. Весной 1888 года заканчивает свою магистерскую диссертацию его ученик Дмитрий Александрович Гольдгаммер. Может ли Столетов остаться безучастным к работе своего ученика, исследующего к тому же весьма удивительное явление: Гольдгаммер, как мы уже знаем, изучает влияние магнитного поля на электропроводность металлов. Он, как и многие другие ученики Столетова, также работает в области электрических явлений, исследованию которых отдает столько сил и таланта сам глава школы русских физиков. Столетов руководит Гольдгаммером. Он помогает молодому физику отшлифовать диссертацию и принимает деятельное участие в ее обсуждении на диспуте.

Сердце ученого радуется. Еще одна победа на счету русской науки, еще одним воином пополнились ряды русских физиков.

Немало времени отнимает и составление, конспекта по магнетизму и электричеству. В годы работы над фотоэффектом Столетов успевает создать учебник, просто и ясно излагающий самые последние достижения этих молодых отделов физики.

Столетов не может целиком посвятить себя научным исследованиям. Но, занятый многими обязанностями, Столетов всеми своими помыслами там, у себя в лаборатории. Ведь столько еще хочется исследовать! Новые мысли, новые планы все рождаются…

В начале лета 1888 года Столетов задумывает новые опыты.

Во всех прежних сетку и диск конденсатора разделял воздух.

Теперь же он задался целью изучить эффект в различных газах и при различных давлениях.

Был построен новый прибор. Вот как описал его сам Столетов:

«Этот прибор представляет собой цилиндрическую коробку, высотой в 46 мм, диаметром в 87 мм. Стенки цилиндра стеклянные, покрытые лаком; основание с одной стороны состояло из металлического кольца, на которое накладывалась прозрачная кварцевая пластинка (69 мм диаметром и 5 мм толщиной), с другой стороны основанием цилиндра служил кусок металла, в котором вращался микрометрический винт (шаг = 0,36 мм.) с разделенным барабаном. На внутреннем конце винта помещался выверенный плоский диск, состоящий из посеребренной латуни, почти такого же диаметра, как и у кварцевой пластинки, это — отрицательная арматура конденсатора. Внутренняя поверхность кварца посеребрена; на серебряном слое проведены черточки наподобие диффракционной решетки — это положительная арматура.

Так как мы пользовались кварцевой пластинкой, то мы вынуждены были уменьшить поверхность арматур; но зато мы получаем выигрыш, так как таким путем можно получить более совершенные сетки и можно приближать друг к другу арматуры на очень короткие расстояния, которые возможно точно измерять. Через посредство двух отверстий, сделанных в коробке, можно было пополнять ее каким угодно газом при желаемом давлении.

Газы перед тем, как направляться в прибор, подсушивались. Давление их можно было менять с помощью газового насоса».

Свет проникал в прибор сквозь тонкую кварцевую пластинку.

Как и все, что делал Усагин, эта установка была выполнена тщательно. «Изоляция была сделана весьма старательно, — писал Столетов, — и обыкновенные электрические потери (при спущенной заслонке) были незначительны даже при самых больших разряжениях». Чтобы избежать ошибок, вносимых капризами электрической дуги, «был установлен перед той же лампой контрольный конденсатор (диск и сетка в воздухе); батареи гальванометра попеременно соединялись с новым аппаратом и с контрольным конденсатором; измерения с новым аппаратом приводились к показанию контрольного конденсатора».